Počítačové sítě

Co je počítačová síť? spojení dvou a více počítačů tak aby mohli navzájem sdílet své prostředky (hardwarové nebo softwarové) komunikaci podle určitých pravidel, za účelem sdílení využívání společných zdrojů nebo výměny informací

Topologie sítí Typy sítí fyzická – určuje způsob fyzického propojení všech komponent sítě logická – specifikuje jakým způsobem mezi sebou komunikují prvky sítě Typy sítí - dělení podle velikosti LAN – Local Area Network WAN – Wide Area Network (např. Internet) MAN – Metropolitan Area Network - dělení podle topologie (sběrnice, hvězda, kruh, strom) - dělení podle použitého přenosového média (metalické, optické, bezdrátové) - dělení podle role uzlu v síti (sítě peer to peer a typu klient/server) - dělení podle architektury sítě (protokol TCP/IP, vrstvový model ISO/OSI)

Dělení podle velikosti sítě LAN - lokální síť Zpočátku se používaly malé sítě, s asi deseti navzájem propojenými počítači a tiskárnou. Velikost sítě, včetně počtu počítačů, omezovala dostupná technologie. Dnes už je možné dosáhnou podstatně větších sítí. Takovým sítím na jednom podlaží budovy nebo v jedné malé firmě se říká lokální síť (LAN z anglického Local Area Network). Většina moderních sítí LAN podporuje širokou škálu počítačů a jiných zařízení. Každé zařízení musí používat vlastní fyzické protokoly a protokoly datového spojení pro konkrétní síť a všechna zařízení, která chtějí komunikovat se všemi ostatními v síti, musí používat stejný komunikační protokol. Ačkoliv jednotlivé sítě LAN jsou prostorově omezeny (např. oddělení nebo budova úřadu) mohou být propojeny do větších sítí. Podobné sítě LAN se propojují pomocí mostů (bridge), které slouží jako body přenosu mezi sítěmi, rozdílné sítě LAN se spojují ústřednami (gateways), které přenášejí data a zároveň je konvertují podle protokolů používaných sítí příjemce.

Dělení podle velikosti sítě MAN - metropolitní síť Veřejná síť pracující vysokou rychlostí a schopná přenášet data na vzdálenost až 80 km. Většinou podporuje data i hlas. Tato síť je menší než WAN ale větší než LAN. Pro klasifikaci pro ní platí přibližně to samé co v síti LAN (viz. nahoře). WAN - rozlehlá síť S růstem geografického dosahu sítí připojováním uživatelů v různých městech nebo státech přerůstá síť LAN a MAN do sítě WAN (Wide Area Network). Počet uživatelů v takové síti může činit od deseti do několik tisíc uživatelů.

Rozdělení sítě podle vztahů mezi uzly Peer to peer(P2P): každý počítač v síti má rovnocenné postavení vůči ostatním každý počítač může nabízet své prostředky ostatním a využívat zařízení ostatních pojem torrent Klient – Server: server – počítač nabízející svůj hardware nebo software ostatním, řídí přístup ke sdíleným zdrojům a do sítě klient – počítač využívající hardware nebo software serverů server může být i dedikovaný – vyhrazený – nemůže fungovat jako klient

Více na Topologie Výhody Nevýhody Sběrnicová Prstencová Hvězdicová Ekonomické využití kabelu. Média nejsou drahá a snadno se s nimi pracuje. Jednoduchá, spolehlivá. Snadno se rozšiřuje. Síť může při velkém provozu zpomalit. Problémy se obtížně izolují. Porušení kabelu může ovlivnit mnoho uživatelů. Prstencová Rovnocenný přístup pro všechny počítače. Vyvážený výkon i při velkém počtu uživatelů. Selhání jednoho počítače může mít dopad na zbytek sítě. Problémy se obtížně izolují. Rekonfigurace sítě přeruší její provoz. Hvězdicová Snadná modifikace a přidávání nových počítačů. Centrální monitorování a správa. Selhání jednoho počítače neovlivní zbytek sítě. Pokud selže centrální prvek, selže celá síť.

IP adresa Adresa IP se skládá ze dvou částí net - ID (adresa sítě) a host - ID (adresa počítače) Jestliže chceme v rámci sítě navázat spojení s jiným počítačem, musíme znát jeho IP adresu. IP adresu musí mít každý počítač jinou. Protože jinak by nebylo možné rozlišit s jakým počítačem chceme komunikovat.Jeden počítač může mít i víc IP adres. To pokud má víc síťových adaptérů. IP adresy si nemůžeme jen tak libovolně vymyslet. Přiděluje je mezinárodní autorita pověřená správou IP adres. V současné době se používá 32 bitová verze IPv4. Protože dovoluje adresování pouze 4 miliard počítačů (teoreticky 4 294 967 296 IP adres), je připravena nová verze IPv6. IPv6 už bude 128 bitová a k její implementaci by mělo dojít do 2015. IPv4 adresa má velikost 4 byte = 32 bitů. Nejčastěji se zapisuje v desítkové soustavě, kdy jednotlivé byte jsou odděleny tečkou. Každý byte může logicky nabývat hodnot od 0 - 255. Například: 192.44.118.192

IP adresa Intranet, pokud je síť izolovaná, bez připojení k Internetu, lze použít libovolné IP adresy. Při připojení vnitřní sítě k Internetu by ale mohla nastat situace že budou existovat dvě stejné IP adresy. Této skutečnosti zabraňuje PROXY brána. Proxy brána může sloužit pro libovolnou službu protokolu TCP/IP. Proxy je ve skutečnosti počítač, který je připojen libovolným způsobem k Internetu. Musí mít skutečnou IP adresu aby viděl "ven" a z "venku" byl vidět. Při napsání nějaké www adresy na počítači ve vnitřní síti, prohlížeč odešle tento dotaz na proxy bránu. Ta se dotáže svým jménem na Internetu a poté předá požadavek zpátky počítači.

Síťový port je speciální číslo (0 až 65535), které slouží v počítačových sítích při komunikaci pomocí protokolů TCP a UDP k rozlišení aplikace v rámci počítače. Příklad: Server, který je používán k odesílání a přijímání elektronické pošty bude pravděpodobně poskytovat služby SMTP a POP3. Ty jsou na serveru obsluhovány rozdílnými procesy a čísla portů se použijí k rozlišení, která data patří jakému procesu. Obvykle je tomu tak, že SMTP server naslouchá na portu 25 zatímco POP3 na portu 110, avšak je možné nastavit úplně jiná čísla portů. Číslo portu můžeme zahlédnout i v URL adrese internetové stránky. HTTP protokol používá implicitně port 80 a HTTPS port 443, avšak pokud použijeme tento URL zápis: http://www.priklad.com:8000/pokusnastranka náš internetový prohlížeč se pokusí kontaktovat HTTP server priklad.com na portu 8000.

Dalším faktem je, že ne všechny protokoly z transportní vrstvy používají porty k rozlišení komunikace (například ICMP). V protokolech TCP a UDP obsahuje hlavička paketu číslo zdrojového a cílového portu (délka každého čísla je 16 bitů, takže v desítkové soustavě může nabývat hodnot 0 - 65535). Z pohledu uživatele je zdrojový port ten, který zásobník TCP/IP používá pro komunikaci s cílovým portem serveru. Číslo zdrojového portu je přidělováno náhodně procesem TCP (nebo UDP) a většinou je to číslo mezi 1 023 a 65 535. Ze strany serveru je to naopak - tento port se pro něj, při odesílání paketů k uživateli, stává portem cílovým.

Port Protokol Popis 21, 20 FTP, FTP-data Přenos souborů (řídící a datové spojení) 22 SSH Secure shell - šifrovaná obdoba protokolu telnet, přenosy souborů, forwardování portů 23 Telnet Vzdálený textový terminál – nešifrovaná komunikace 25 SMTP Simple Mail Transfer Protocol – přenos elektronické pošty 53 DNS Domain Name System – překlad doménových jmen na IP adresy a zpět 80 HTTP HyperText Transfer Protocol – přenos WWW stránek i jiných dat 110 POP3 Post Office Protocol version 3 – stahování elektronické pošty 143 IMAP Internet Message Access Protocol 4 – vzdálená správa poštovní schránky s elektronickou poštou 443 HTTPS Šifrovaný přenos HTTP protokolu přes TLS

CO JE TO SÍŤOVÝ PROTOKOL? V podstatě se jedná o konvenci, která je popsána v příslušných RFC(Request For Comments) a která stanovuje způsob (protokol), jakým spolu komunikují počítače v síti. V současné době existují dvě základní specifikace. První z nich pochází z dílny společnosti ITU (International Telecommunication Union) a je označována jako TCP/IP a druhou z nich vytvořil normalizační institut ISO (International Organization for Standardization), jeho model se označuje jako ISO OSI.

Protokol TCP/IP TCP - Transmission Control Protocol Je potvrzovaný. TCP vytváří takzvané virtuální spojení. Toto spojení trvá po dobu než aplikace spojení ukončí. ->Nevýhodou může někdy být, že pokud zařízení ve spojení nedostane jeden paket, tak nemůže přijmout žádný následující, čeká na příjem daného paketu.

Protokol UDP UDP - User Datagram Protocol UDP protokol (User Datagram Protocol) je jedním ze sady protokolů internetu. O protokolu UDP říkáme, že nedává záruky na datagramy, které přenáší mezi počítači v síti. Někdy je označován jako nespolehlivý, ale to je velmi zavádějící označení. Na rozdíl od protokolu TCP totiž nezaručuje, zda se přenášený datagram neztratí, zda se nezmění pořadí doručených datagramů nebo zda se některý datagram nedoručí vícekrát. Protokol UDP je vhodný pro nasazení, které vyžaduje jednoduchost nebo pro aplikace pracující systémem otázka-odpověď (např. DNS, sdílení souborů v LAN). Jeho bezstavovost je užitečná pro servery, které obsluhují mnoho klientů nebo pro nasazení, kde se počítá se ztrátami datagramů a není vhodné, aby se ztrácel čas novým odesíláním (starých) nedoručených zpráv (např. VoIP, online hry).

Rozdíl mezi TCP a UDP TCP je spojově orientovaný protokol což znamená, že k navázání "end- to-end" komunikace potřebuje, aby proběhl mezi klientem a serverem tzv. "handshaking". Poté, co bylo spojení navázáno, data mohou být posílána oběma směry. Charakteristické vlastnosti TCP protokolu jsou: spolehlivost – TCP používá potvrzování o přijetí, opětovné posílání a překročení časového limitu. Pokud se jakákoliv data ztratí po cestě, server si je opětovně vyžádá. U TCP nejsou žádná ztracená data, jen pokud několikrát po sobě vyprší časový limit, tak je celé spojení ukončeno. zachování pořadí – Pokud pakety dorazí ve špatném pořadí, TCP vrstva příjemce se postará o to, aby se některá data pozdržela a finálně je předala správně seřazená. vyšší režie – TCP protokol potřebuje např. tři pakety pro otevření spojení, umožňuje to však zaručit spolehlivost celého spojení.

Rozdíl mezi TCP a UDP UDP je jednodušší protokol založený na odesílání nezávislých zpráv. Charakteristika protokolu: bez záruky – Protokol neumožňuje ověřit, jestli data došla zamýšlenému příjemci. Datagram se může po cestě ztratit. UDP nemá žádné potvrzování, přeposílání ani časové limity. V případě potřeby musí uvedené problémy řešit vyšší vrstva. nezachovává pořadí – Při odeslání dvou zpráv jednomu příjemci nelze předvídat, v jakém pořadí budou doručeny. jednoduchost – Nižší režie než u TCP (není zde řazení, žádné sledování spojení atd.).

Model ISO/OSI Model ISO/OSI je referenční komunikační model označený zkratkou slovního spojení "International Standards Organization / Open Systen Interconnection" (Mezinárodní organizace pro normalizaci / propojení otevřených systémů). Jedná se o doporučený model definovaný organizací ISO v roce 1983, který rozděluje vzájemnou komunikaci mezi počítači do sedmi souvisejících vrstev. Zmíněné vrstvy jsou též známé pod označením Sada vrstev protokolu. Úkolem každé vrstvy je poskytovat služby následující vyšší vrstvě a nezatěžovat vyšší vrstvu detaily o tom jak je služba ve skutečnosti realizována. Než se data přesunou z jedné vrstvy do druhé, rozdělí se do paketů. V každé vrstvě se pak k paketu přidávají další doplňkové informace (formátování, adresa), které jsou nezbytné pro úspěšný přenos po síti. každá vyšší vrstva využívá funkce vrstvy nižší.

Model ISO/OSI

Srovnání JAKÝ JE ROZDÍL MEZI TCP/IP a ISO/OSI? - Primární rozdíl spočívá zejména v použitých vrstvách, které jednotlivé protokoly používají. V případě protokolu TCP/IP jsou tyto vrstvy čtyři, protokol ISO OSI jich používá sedm. - Vzájemně porovnávat jednotlivé protokoly není možné, avšak na síťové a transportní vrstvě jsou si velmi podobné. Nejčastěji používaným protokolem je TCP/IP (rodina protokolů TCP/IP). V praxi se používají v rámci sítě oba protokoly. Na bázi TCP/IP jsou realizovány služby (web, pošta...) a k přenosu IP paketů se používají zařízení, která odpovídají specifikaci protokolu ISO OSI (linkovou a fyzickou vrstvu řeší téměř výhradně ISO OSI).

Srovnání

Hardware serveru Obvyklým zvykem je stavět server výkonnější, než jsou obyčejné stanice pro uživatele. Cena hardware však roste rychleji, než výkon počítače, takže se může vyplatit nakoupit několik obyčejných počítačů a za pomoci speciálního software je sdružit do počítačového clusteru. Mnoho firem (Dell, Hewlett-Packard, IBM, …) nabízí speciální počítače, které označuje jako servery určené pro domácnosti, malé, střední, větší firmy a podobně. Jedná se však o klasické počítače (většinou IBM PC kompatibilní), avšak často s doplňujícími možnostmi, ve vyšší kvalitě, delší zárukou, prodejními službami nebo rychlejším servisem v případě poruchy. Takový počítač může mít možnost osazení rychlejšími procesory, větším množstvím paměti, jejich hardware může být pečlivěji vyroben a testován, mohou obsahovat záložní (redundantní) komponenty (dva zdroje, diskové pole RAID, …), speciální monitorovací software a podobně.

Hardware serveru Zákazníci, kteří kupují dražší servery u renomovaných prodejců jsou ochotni zaplatit vyšší cenu i za další služby, jako prodloužení záruky, certifikáty, kompatibilita s určitým hardware nebo software a podobně. Snižují tak riziko finančních ztrát v případě problémů s počítačem, na jehož správné funkci jsou závislí.

Software serveru Hlavní rozdíl mezi osobním počítačem a serverem je ve vybavení programy (software). Současné operační systémy jsou obvykle univerzální a mohou sloužit jako osobní počítač i jako server. Rozdíl je pak v jejich nastavení, kdy u osobních počítačů je preferována interaktivita (počítač rychle reaguje na požadavky uživatele) a u serverů se klade důraz na škálovatelnost (schopnost dosažení co nejvyššího výkonu). Z obchodního hlediska jsou některé komerční produkty odlišovány (Windows Vista a Windows Server 2008, produkty firmy Microsoft). Cílem je dosáhnout vyšší ceny u produktů, které jsou určeny pro firemní prostředí a naopak nižší ceny u produktů, které jsou určeny pro běžného uživatel (srovnej např. Windows 7 Starter, Home Basic, Bussines, Ultimate). Z hlediska softwarového vybavení jsou u serverové edice navíc některé programy, které zajišťují poskytování síťových služeb. Stejně tak u produktů určených pro domácí prostředí chybí komponenty nutné pro použití ve větších (firemních) sítích.

Software serveru Open source software jako je Linux, FreeBSD, Solaris a další, umožňují uživateli volně měnit nastavování operačního systému nebo přidávat doplňující aplikace (a všechny údaje jsou volně k dispozici). I přes to jsou například některé distribuce Linuxu rozlišeny pro desktop a na server. Serverové mohou mít například delší dobu podpory, desktopové se orientují na vyšší pohodlí uživatele. Internetové servery jsou umístěny buď přímo ve firmách, školách nebo domácnostech, avšak často jsou umisťovány do specializovaných hostingových center, kde je zajištěn nepřetržitý dohled, záložní zdroje elektrické energie, klimatizace, vysokorychostní zálohované připojení k Internetu a podobně. Servery mohou být pronajímány i částečně, například pro poskytování některé služby (webhosting), případně v poslední době i jako virtuální stroje, kdy jeden fyzický počítač vystupuje jako více počítačů pro různé zákazníky, aniž si mohou navzájem škodit.